TOOLSTEEL-6 baja

1Dept. of Metallurgy and Materials, University of Indonesia2007

TOOL STEEL (BAJA PERKAKAS)

Dr.-Ing. Ir. Bambang SuharnoDr. Ir. Sri Harjanto

Dept. of Metallurgy and Materials FTUI

University of Indonesia

DEFINISI: Semua Jenis Baja yang dipergunakan sebagai perkakas(tool)

Biasanya dipergunakan untuk

CUTTING Part/ SHAPING/ Component

FORMING

Kondisi selama pemakaian:

Beban yang Tinggi dan Tiba-tiba(Very high & rapidly loads)

Temperatur Operasi yang Tinggi(Very high temperature)

Pendahuluan



Tool Steel merupakan paduankompleks yang mengandungsejumlah besar unsur:

Carbon (C) Tungsten (W) Molybden (Mo) Vanadium (V) Mangan (Mn) Chrom (Cr)

Kebanyakan Tool Steel dibuat: Wrought Product (Rolling) Precision Casting (Cor

Khusus)

Powder Metallurgy (Serbuk)

Pembuatan Tool Steel: Peleburan pada EAF dengan

kapasitas relatif kecil (small tonage EAF)

Dimurnikan dengan Argon Oxygen Decarburization (AOD)

Pengurangan gas/ kotoran (Degassing)

Effisiensi paduan (Alloy Efficiency)

Pendahuluan



Pembuatan Tool Steel

2Dept. of Metallurgy and Materials FTUI


Harus tahan terhadap softening (pelunakan) material pada Temperatur tinggi (Kemampuanmempertahankan high red hardness atauhot hardness)

Harus tahan terhadap wear (keausan), deformation (perubahan bentuk) & perpatahan

Harus Tangguh (toughness) untuk menyerapbeban yang besar dan tiba-tiba

Sifat Mampu Mesin (Machinability)

Sifat-sifat Penting Tool Steel



Cutting : Mata Bor Mata Potong Mesin Frais

Shearing : Punches Blanking Dies

Forming : Menekan logam menjadi

bentuk

seperti bentuk tool nya baikdlm

keadaan dingin/ panas

(Termasuk Die Casting)

Drawing/ Extrusion Rolling

Penggunaan Tool Steel

Kekerasan TinggiKekuatan TinggiTahan AusKetangguhan TinggiTahan Panas(Red Hardness Tinggi)

Sifat Yang Diinginkan:



MikrostrukturMikrostruktur dandanSifatSifat MekanisMekanis ::

CC-- STEELSTEEL ALLOY STEEL & ALLOY STEEL & TOOL STEELTOOL STEEL



Jenis Tool Steel



Jenis Tool Steel



Baja yang dapat menjaga kekerasanyang tinggi saat digunakan

Penggunaan Untuk High Speed Cutting

Jenis : Group M (Alloy Molybdenum) Group T (Alloy Tungsten = W)

Aplikasi : Cutting Tools Bor Bubut

PERGERAKAN DISLOKASI dihindari/ terhalang oleh pengerasan dispersiakibat adanya metal karbida(jumlah banyak, keras, tahan aus)

High Speed Steel (HSS)



High Speed Steel (M dan T series)



Dipergunakan untuk kombinasi:

Heat Operasi Manufaktur

Pressure - Shearing, Punching,

Abrasion - Metal forming

Pada Temperatur tinggi

Cocok Untuk: Dies untuk Ekstrusi Hot Forging Die Casting Hot Shears

Hot Work Tool Steel



Hot Work Tool Steel (H10 H42)



Sifat Hot Hardness baik memiliki elemen paduan

pembentuk carbida yang stabil dan keras (tahanterhadap softening padatemp tinggi)

Total Kandungan Cr, Mo dan W = min. 5 %

Chromium Hot Work Tool Steel Digunakan untuk logam

dengan TL rendah (Al, Mg)

Tungsten & Mo HWTS Untuk TL Tinggi (Brass, Ni,

Alloys Steel)

Klasifikasi:

Hot Work Cr Base (H11-H19) Min 3,25% Cr, sedikit

V,W,Mo,C

Untuk ekstrusion dies, die casting dies, forging dies

Hot Work W Base (H21 H 26) Tahan high temp softening Tahan thd brittleness Untuk extrusion dies for

brass, Ni, Steel

Hot Work Mo Base (Mo 8%, Cr 4%, sedikit W & V)

Tahan heat cracking

Hot Work Tool Steel



Pengaruh Unsur

Strong carbide former, (M6C/ Fe4W2C), abrasion resistant particle, ketahanan hot hardness

Tungsten (W)

Strong carbide former VC or V4C3, grain refinement (good toughness), hot hardness

Vanadium (V)

Carbide former ( M6C / Fe4Mo2C),High Temperature Strength, toughness, Hot hardness

Molibdenum (Mo)

Meningkatkan kekuatan dan kekerasan, meningkatkan hot hardness, weak carbide former

Kobalt (Co)

Carbide Former (Cr23C6) meningkatkan kekerasandan ketahanan aus

Khromium

Pembentuk Karbida yang meningkatkan Kekerasan, Kekuatan, Keausan

Karbon (C)



.

Application AreaApplication Area Specific ApplicationSpecific Application

Hot Forging Tool and Dies : Dies and Insert; Forging machine

y Dies for presses and hammer: H20, H21y For severe condition

over extended service period : H22-H26

Hot Extrusion and Dies :Extrusion dies and , mandrel; Dummy block; Valve extrusion tool

y Extrusion dies dummy block; : H21 -H26y Tool exposed to less

heat: H10 - H14, H16

Cold Forming Dies : Bending; Forming; Drawing; Deep Drawing Dies and Punches

y Cold-heading die casings : H13

.

Application AreaApplication Area Specific ApplicationSpecific Application

Shearing Tools :Dies for pierching, punching, and triming; Shear blade

y For shearing knives : H11, H12y For severe hot

shearing application: H21, H25

Dies Casting and Molding Dies :

y For Aluminum and lead; : H11, H13y For brass : H21

Structural Part for Sever Service Condition

y For air craft components (Landing gear, arrester hook, rocket cases) : H11

Aplikasi Hot Work Tool Steel



13.6 13.7 13.3 12.8 12.1 11.4 10.5

~700 oC~600 oC~500 oC~400 oC~300 oC~200 oC~100 oCCoefficient of thermal expansion(x10-6/oC)

0.0721 0.0712 0.0624 0.0687 0.0707 0.0702 0.0605 0.0569

700 oC600 oC500 oC400 oC300 oC200 oC100 oC25 oCThermal conductivity (cal/cm.sec.oC)

53 HRC max. 229 HB (20.5 HRC) max.

TemperedAnnealedHardness

550 - 650(Air cooling)

1,000 - 1,050(Air cooling)

820 - 870(Slow cooling) 1,100 - 900

TemperingHardeningAnnealingForgingHeat treatment (oC)

0.80 - 1.20 1.00 - 1.50 4.50 - 5.50 max 0.500.80-1.20 0.32-0.42

V Mo Cr MnSiC Composition (%)

KDA-1 DAC W302 8407 H13 1.2344 SKD61

NIPPON KOSHUHA HITACHI BOHLER ASSAB AISI DIN JIS Equivalent

- Al, Zn, die caster mold- Mold's accessories (Plunger sleeve, chip etc.)

Applications

1. Finely distributed spherical carbides2. Excellent quenching nature3. Excellent softening resistance under high temperature4. Excellent heat impact and fatigue resistance5. Excellent erosion resistance to molten

Features

MATERIAL H13 = SKD 61



Tipe Baja dan KekerasanPada Komponen Die Casting

P a d u a n y a n g d i b u a tK o m p o n e n

P b , Z n , S n A l & M g C u & b r a s s

C a v i t y i n s e r t s

P 2 0 a t 2 9 0 - 3 3 0 H B ( a )H 1 1 a t 4 5 - 5 0 H R CH 1 3 a t 4 6 - 5 0 H R C

H 1 3 a t 4 2 - 4 8 H R C

H 1 2 a t 4 2 - 4 8 H R C

D I N 1 . 2 3 6 7 a t 3 8 - 4 4H R CH 2 0 , H 2 1 , H 2 2 a t4 4 - 4 8 H R C

C o r e sH 1 3 a t 4 6 - 5 2 H R C H 1 3 a t 4 4 - 4 8 H R C

D I N 1 . 2 3 6 7 A t 4 2 -4 8 H R C

D I N 1 . 2 3 6 7 a t 4 0 - 4 6H R C

C o r e P i n sH 1 3 a t 4 8 - 5 2 H R C D I N 1 . 2 3 6 7

P r e h a r d e n e d t o 3 7 -4 0 H R C

D I N 1 . 2 3 6 7P r e h a r d e n e d t o 3 7 -4 0 H R C

S p r u e p a r t sH 1 3 a t 4 8 - 5 2 H R C H 1 3 a t 4 6 - 4 8 H R C

D I N 1 . 2 3 6 7 a t 4 4 -4 6 H R C

D I N 1 . 2 3 6 7 a t 4 2 - 4 6H R C

N o z z l eT y p e 4 2 0 a t 4 0 - 4 4H R C

H 1 3 a t 4 2 - 4 8 H R C D I N 1 . 2 3 6 7 a t 4 0 - 4 4H R CH 1 3 a t 4 2 - 4 8 H R C

E j e c t o r p i n s H 1 3 a t 4 6 - 5 0 H R C ( b ) H 1 3 a t 4 6 - 5 0 H R C( b )H 1 3 a t 4 6 - 5 0H R C ( b )

P l u n g e r s h o ts l e e v e

H 1 3 a t 4 6 - 5 0H R C ( b )

H 1 3 a t 4 2 - 4 8H R C ( b )D I N 1 . 2 3 6 7 a t 4 2 -4 8H R C ( b )

H 1 3 a t 4 2 - 4 6H R C ( b )D I N 1 . 2 3 6 7 a t 4 2 - 4 6H R C ( b )

H o l d e rb l o c k s

4 1 4 0p r e h a r d e n e d t o3 0 0 H B

4 1 4 0 p r e h a r d e n e dt o3 0 0 H B

4 1 4 0 p r e h a r d e n e d t o3 0 0 H B

( a ) F o r s h o r t - r u n z in c c a s t i n g o n l y ; ( b ) n i t r id e d . S o u r c e : D ie S t e e l a n d I p r o v e d P r o d u c t iv i t y i n D ieC a s t i n g , p r o d u c t l it e r a t u r f r o m U d d e lh o m N o r t h A m e r i c a


University of Indonesia Perlakuan Panas

SKD 61- Annealing : 850 OC , t = 1 jam-Austenisasi : preheating 650 OC, t=30 mnt

1010 OC = 1 jampendinginan udara

-Tempering : 550 - 650 (OC), t = 1 jampendinginan udara



Annealing850O C(SKD 61)

(60 mnt)

Preheat650 o C

(30 mnt)

Austenisasi1010o C (60 mnt)

Temper(500,550,600 oC)

Siklus Perlakuan Panas

Temp (oC)

Waktu (menit)



Tidak Tahan TerhadapSoftening pada Temp. Tinggi

Temp Operasi < 260 oC Terdapat 3 Kelompok: Group A :

Air Hardening

Group B : High C, High Cr Steel

Goup O :Oil Hardening

Cold Work Tool Steel


University of Indonesia Cold Work Tool Steel

Cr : < 0.85 %

C : 0.85 1.5%

High Wear Resitant at T rendah

Poor Resistant to Softening pada T tinggi

Aplikasi: Dies, punches for blanking, trimming, drawing & forming

Cr : 11 13.5 %

C : 1.4 2.5 %

Kebanyakan Air Hardening

Excellent wear resistant, Non Deforming Properties, Good Abrasion Resistance, Minimum dimensional change in hardening

Aplikasi : dies for blanking, forming, deep drawing, shear & Slitter knives

Cr: 4.75 5.5 %

C: 0.5 1.5 %

Selama Hardening tendensi untuk distorsi cracks,

Aplikasi : shear knives, punches, blanking, trimming dies

KELOMPOK O (Oil Hardening)

KELOMPOK D (High C, High Cr)

KELOMPOK A (Air Hardening)



Cold Work Tool Steel



SHOCK RESISTINGPaduan Utama

Mn, Si, Cr, W & Mo C = 0.5 %Ciri-Ciri

Kekuatan Tinggi Toughness Tinggi Wear resistance sedangAplikasi

Digunakan untuk aplikasi yang ketangguhan nya tinggi sertatahan terhadap beban shock

LOW ALLOYS SPECIALS Karbon Tinggi (0.45 1%) Sedikit Cr, V, Ni, Mo Oil Hardening Digunakan sbg Machine Part Kombinasi antara good strength &

good toughness

Untuk Bearing = AISI 52100WATER HARDENING TOOL STEEL Pada dasarnya C Steel (0.6 1.4%) Sedikit Cr: hardenability, tahan wear Sedikit Va: fine Austenite grain size,

ketangguhan tinggi

Untuk Wood Working Tools

SHOCK RESISTING (S), LOW ALLOY SPECIAL SHOCK RESISTING (S), LOW ALLOY SPECIAL PURPOSE (L), WATER HARDENING (W) STEELPURPOSE (L), WATER HARDENING (W) STEEL


University of Indonesia TOOL STEEL (S, L, W dan P)



Material CetakanPada Aplikasi Plastik

P r o s e s M a t e r i a l J e n i s B a j aK e k e r a s a n y a n g

d i r e k o m e n d a s i k a n( H R C )

I n j e c t i o n M o l d i n g T h e r m o p la s t i c P 2 0 ( a )P 6 ( b )

S 7H 1 34 2 0

E l m a x

3 35 4 5 85 4 5 84 5 5 45 0 5 45 8 6 0

I n j e c t i o n M o l d i n g T h e r m o s e t S 7A 2D 2

E l m a x ( c )A S P 2 3 ( d )

5 4 5 85 8 6 05 8 6 05 8 6 06 0 6 4

C o m p r e s s i o nM o l d i n g

T h e r m o s e t S 74 2 0

E l m a x ( c )D 2

A S P 2 3 ( d )

5 4 5 85 2 5 45 8 6 05 8 6 06 0 6 4

B l o w M o l d i n g G e n e r a lt h e r m o s e t / t h e r m o p l

a s t i c P o l y v i n y lc h l o r i d e

P 2 0 ( a )4 2 0

4 2 0 F

3 3 ( - 3 1 0 )4 5 5 4

3 7 ( - 3 4 0 )

E k s t r u s i o n G e n e r a lT h e r m o s e t / t h e r m o

p l a s t i cp o l y v i n y l c h l o r i d e

P 2 0 ( a )4 2 0

4 2 0 F

3 3 ( - 3 1 0 )4 5 5 4

3 7 ( - 3 4 0 )

H o l d e r M a t e r i a l G e n e r a lt h e r m o s e t / t h e r m o p l

a s t i c

4 1 3 0 /4 1 3 5 ( e )4 2 0 F

3 3 ( - 3 1 0 )3 7 ( - 3 4 0 )



Ciri : C rendah (< 0.4%) Paduan : Cr, Ni, Mo, V Penggunaan:

Low temp die casting dies Mold untuk plastic injection

Tipe P 21 Ditambah Al (1-1.25%) Precipitation hardening

steel

HRC 32 -36 Excellent Polishability

Mold Tool Steel (P)





Performance Tool Steel: Hot Hardness VS Toughness Wear Resistance VS Toughness Nilai 9 Tertinggi, 1 Terendah

Idealnya High Toughness High Hot Hardness High Wear Resitant

Sulit, biasanya 2 faktor oke, 1 faktor kompromi

Pemilihan Tool Steel (Resume)



Guide Pemilihan Tool Steel (Toughness vsHot Hardness)



Guide Pemilihan Tool Steel (Toughness vsWear Resistant)


University of Indonesia Tugas Pembuatan Power Point

MANGANESE STEEL (1, 7) HIGH-CHROMIUM WHITE IRON (2, 8) PEARLITIC CHROME MOLY STEEL (3, 9) HIGH STRENGTH LOW ALLOY STEELS (4, X) QUENCHED & TEMPERED STEELS (5, Y) PEARLITIC IRONS (6, Z)

Kumpulkan saat mid test Hari Rabu 29 Oktober 2008, dalambentuk soft copy.

TOOLSTEEL-6 baja

Documents

Transcript of TOOLSTEEL-6 baja